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Botanical Research
Vol. 09  No. 04 ( 2020 ), Article ID: 36776 , 9 pages
10.12677/BR.2020.94053

Comparison of the Growth and Photosynthetic Characteristics of North American Begonia in Five Varieties

Yanyu Shi1, Mengxue Shi1, Yi Liu1*, Tingmei Wang1, Kun Mu2

1College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin

2Tianjin Yuanda Garden Engineering Co. LTD., Tianjin

Received: Jul. 11th, 2020; accepted: Jul. 22nd, 2020; published: Jul. 29th, 2020

ABSTRACT

In order to explore the relationship between the photosynthetic characteristics and growth of north American begonia, and to provide theoretical basis for the effective introduction and cultivation of new varieties of north American ornamental begonia with different light characteristics, five varieties of north American begonia with different growth rates, such as “Winter Red”, “Wumei”, “Radiant”, “Indian Magic” and “Royalty”, which were provided by Tianjin broad nursery, were used as test materials to measure the plant’s four growth indicators and the photosynthetic characteristics of five kinds of begonia. That is to say, the four growth indexes of DBH, ground diameter, crown width and new shoot were all related to net photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate, intercellular CO2 concentration and photosynthetic effective radiation. By using the membership function, the order of comprehensive characteristics of North American begonia was as follows: Radiant > Indian Magic > Winter Red >Royalty > Wumei.

Keywords:North American Begonia, Growth Indicators, Photosynthetic Characteristics

五个品种北美海棠的生长量与光合特性的 比较

史滟滪1，石梦雪1，刘峄1*，王婷梅1，牟坤2

1天津农学院，园艺园林学院，天津

2天津市远大园林工程有限公司，天津

收稿日期：2020年7月11日；录用日期：2020年7月22日；发布日期：2020年7月29日

摘 要

为了探究北美海棠生长量与光合特性之间的关系，为引种和培育不同需光特性的新品种提供理论依据，以天津远大苗圃的“冬红”、“舞美”、“绚丽”、“印第安魔力”、“王族”五个生长速度不同的北美海棠品种为试材，测量了植株4项生长指标与五种海棠的光合特性，5个品种海棠胸径、地径、冠幅、新梢四个生长量指标与净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和光合有效辐射。利用隶属函数综合分析得出北美海棠的综合特性顺序为：绚丽 > 印第安魔力 > 冬红 > 王族 > 舞美。

关键词 :北美海棠，生长量，光合特性

Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 前言

北美海棠是蔷薇科(Rosaceae)苹果属(Malus)的植物，国内外市场比较流行的海棠品种以北美海棠居多，其品种繁多，花色艳丽，观赏特点突出，观赏周期长，是抗性强的园林优秀观赏植物品种 [1] [2]。

本实验为了了解不同品种北美海棠的生长指标与光合特性之间的关系，我们选择了天津市远大园林苗圃提供的“冬红”、“印第安魔力”、“舞美”、“王族”、“绚丽”这五个北美海棠品种为试材，测量了其生长指标与光合特性指标 [3] [4]，为了能够引种和培育出不同需光特性的北美海棠新品种，此实验能够为北美海棠的栽培及其在园林绿化应用提供理论依据。

2. 材料与方法

2.1. 试验地概括

天津市静海区远大园林苗圃作为试验地，气温年均11.8℃，降水量年均566.8 mm。粘壤土pH值为8.02，0.32%含盐量，属于轻度盐碱地，土壤肥力中等。

2.2. 试验材料

五个试验品种见表1由天津远大园林苗圃提供，试验植株均为10年生的北美海棠，在同一气候条件、土壤条件和管理条件下，每个品种随机选择30株。

2.3. 试验方法

2.3.1. 生长量指标测定

2019年2月对4个品种北美海棠进行了地径、胸径、冠幅生长指标的测量。使用精度为0.10 cm的卷尺测量地径和胸径，使用精度为1.00 cm的钢卷尺测量冠幅。2018年2月至2019年2月用精度为0.10 cm的卷尺测量新梢年生长量 [5]。

Table 1. Five North American Begonia varieties (species)

表1. 供试的五个北美海棠品种(种)

2.3.2. 光合特性的测定

光合特性指标的测定是在2019年2月底的晴朗天气，使用光合仪在7:30~17:30之间，对5个品种北美海棠进行光合特性的测定。所测叶片从健康植株上部的向阳面叶片中选取。测定的数值包括：净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率、光合有效辐射 [6]。

2.3.3. 数据统计与分析

利用Excel和SPSS软件对试验数据进行统计分析，并用隶属函数法对各指标进行了综合判定。

3. 结果与分析

3.1. 五个品种北美海棠的生长指标的测定比较

3.1.1. 五个品种北美海棠的地径的比较

由表2可知，“绚丽”的地径为35.20 cm，极显著高于其他4个品种。“舞美”为23.32 cm，显著低于除“王族”以外的其他3个品种；“印第安魔力”的地径极显著低于“绚丽”和 “冬红”；“冬红”的地径极显著高于“印第安魔力”、“王族”和“舞美”。

Table 2. Comparison of ground diameters of five North American Begonia varieties

表2. 五个品种北美海棠的地径的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.1.2. 五个品种北美海棠的胸径的比较

由表3可知，“绚丽”的胸径为39.23 cm，极显著高于其他4个品种。“舞美”的胸径为24.85 cm，显著低于除“王族”以外的其他3个品种；“印第安魔力”的胸径极显著低于“绚丽”，极显著高于“王族”和“舞美”；“冬红”的胸径极显著高于“王族”和“舞美”，极显著低于“绚丽”；“王族”和“舞美”极显著低于“印第安魔力”、“绚丽”和“冬红”。

Table 3. Comparison of DBH of five North American Begonia varieties

表3. 五个品种北美海棠的胸径的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.1.3. 五个品种北美海棠的新梢年生长量的比较

由表4可知，“冬红”的新梢年生长量为25.48 cm，极显著高于除“绚丽”以外的其他3个品种；“舞美”的新梢年生长量为7.35 cm，极显著低于其他的4个品种；“绚丽”和“印第安魔力”极显著高于“舞美”。

Table 4. Comparison of the annual growth of new shoots of five North American Begonia varieties

表4. 五个品种海棠的新梢年生长量的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.1.4. 五个品种北美海棠冠幅的比较

冠幅是指树(苗)木的南北和东西方向宽度的平均值，用来表示树木、苗木的规格。由表5可知，“冬红”的冠幅大小为385.17 cm，极显著高于其他4个品种；“舞美”的冠幅大小为102.47 cm，极显著低于其他的4个品种；“印第安魔力”极显著低于“冬红”，极显著高于“绚丽”、“王族”和“舞美”；“绚丽”极显著低于“印第安魔力”和“冬红”；“王族”极显著低于“印第安魔力”、“绚丽”和“冬红”，极显著高于“舞美”。

3.2. 五个品种北美海棠的光合特性的测定比较

3.2.1. 五个品种海棠的净光合速率的比较

净光合速率在植物生长过程中起着必不可少的作用，对其生长存在一定程度的影响。净光合速率能够反映出植物的生长势与树型等。由表6可知，“绚丽”的净光合速率为3.92 μmol/m2/s，极显著高于“冬红”和“舞美”；“冬红”的净光合速率为1.46 μmol/m2/s，显著低于除“舞美”以外的其他3个品种。

Table 5. Comparison of crown width of five North American Begonia varieties

表5. 五个品种北美海棠冠幅的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

Table 6. Comparison of net photosynthetic rates of five North American Begonia varieties

表6. 五个品种北美海棠的净光合速率的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.2.2. 五个品种海棠的胞间CO2浓度的比较

由表7可知，“冬红”的胞间CO2浓度为551.04 ppm，极显著高于除“舞美”以外的其他3个品种；“印第安魔力”的胞间CO2浓度为334.9 ppm，显著低于除“王族”以外的其他3个品种。

Table 7. Comparison of intercellular CO2 concentrations of five North American Begonia varieties

表7. 五个品种北美海棠的胞间CO2浓度的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.2.3. 五个品种海棠的气孔导度的比较

气孔是植物表皮所特有的结构，是叶片与外界空气和水蒸气交换的通道。气孔导度表示的是气孔张开的程度，其影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用，气孔导度能够控制水分损失与生物量之间的平衡 [7]。由表8可知，“冬红”的气孔导度为23.6 mmol/m2/s，与“王族”、“绚丽”和“印第安魔力”3个品种存在极显著差异，即“冬红”的气孔导度极显著低于除“舞美”以外的3个品种。由表8还可看出“绚丽”的气孔导度高于其他4个品种。

Table 8. Comparison of stomatal conductance of five North American Begonia varieties

表8. 五个品种北美海棠的气孔导度的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.2.4. 五个品种海棠的蒸腾速率的比较

蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量 [7]。由表9可知，“绚丽”的蒸腾速率为1.4 mmol/m2/s，与“王族”和“冬红”3个品种存在显著性差异，即“绚丽”的蒸腾速率显著低于“王族”和“冬红”。由表9还可看出“冬红”品种的蒸腾速率高于其他4个品种。

Table 9. Comparison of transpiration rates of five North American Begonia varieties

表9. 五个品种北美海棠的蒸腾速率的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

3.2.5. 五个品种海棠的光合有效辐射的比较

光合有效辐射是绿色植物进行光合作用过程中，吸收的部分有效光谱成分。由表10可知，“冬红”的光合有效辐射为1954.40 μmol/m2/s，极显著低于“绚丽”品种；“印第安魔力”的光合有效辐射显著高于“冬红”、“王族”和“舞美”品种；“绚丽”的光合有效辐射显著高于除“印第安魔力”外的其他3个品种；“冬红”的光合有效辐射极显著低于“绚丽”品种；“王族”和“舞美”则显著低于“印第安魔力”和“绚丽”这2个品种。

3.3. 综合隶属函数分析

本研究测定了5个品种的北美海棠生长量与光合特性指标，利用隶属函数法对这些指标进行了综合性的测定分析，综合隶属函数值越大，其综合特性越强。由表11可知，通过隶属函数的分析得出了综合特性排序为：绚丽 > 印第安魔力 > 冬红 > 王族 > 舞美。

Table 10. Comparison of photosynthetic effective radiation of five North American Begonia varieties

表10. 五个品种北美海棠的光合有效辐射的比较

0.05水平的差异显著性用a、b、c、d来表示；0.01水平的差异显著性用A、B、C、D来表示。

Table 11. Comprehensive membership function analysis and comparison of five North American Begonia varieties

表11. 五个品种北美海棠的综合隶属函数分析比较

4. 讨论

4.1. 不同品种海棠的地径和胸径的比较

地径是指树(苗)木距地面一定距离处直径；胸径指乔木主干离地表面胸高处的直径 [8]。通过对5个不同品种海棠的胸径和地径进行测定，由结果可以看出：“绚丽”品种的胸径与地径远远大于其他4个品种，即能说明“绚丽”品种的树干生长势最好，树干最粗，成材较快。而“舞美”品种的胸径与地径远远小于其他4个品种，即“舞美”品种的树干生长势较弱，树干最细，成材较为缓慢。这与许军、何梅 [9] 等人的研究结果相似。从观赏角度来看，“绚丽”可在园林设计中大量应用，可植于人行道两侧，亭台周围等地。而“舞美”可用于庭园盆景，或是楼堂馆所入口两侧的装饰等。

4.2. 不同品种海棠的新梢年生长量和冠幅的比较

新梢又称“嫩梢”，是指新长出的树梢。可以按顶芽活动与否分为正常新梢和驻梢；也可以按生长季节分为春梢、夏梢和秋梢；还可以根据抽条的时间，分当年新梢与隔年新梢 [10]。“冬红”的新梢年生长量和冠幅远远大于其他品种，即他的生长势较为优异，树形相对来说较大。而“舞美”的新梢年生长量和冠幅远小于其他4个品种，即他的生长势较弱，树形相对较小。“冬红”由于其果实观赏期比较长，冠幅较大，是比较少有的观赏果实的绿化珍稀树种，可以很好的解决园林绿化景观冬季观赏树种单调的局面。该品种适种于人行道两侧，公园绿化广场中，可用于遮阴避热。而“舞美”由于冠幅较小，树型紧密，更适合栽种于道路两侧、建筑物入口的两旁或是花坛的中央。

4.3. 不同品种海棠的净光合速率的比较

通过对不同品种海棠的净光合速率测定，我们可以看出海棠品种“绚丽”与其他4个品种相比较为偏高，“王族”和 “舞美”的净光合速率显著低于其他3个品种，即可看出“绚丽”的生长势好，树型较大，“舞美”和“王族”的生长势较弱，树形较小。由此可以看出，影响海棠生长速率与生长大小的因素还有他们的净光合速率。这与董仲国等 [11] 研究结果相似，即能得到北美海棠的净光合速率(Pn)下降，生长速率会随之下降，品种间差异显著。

4.4. 不同品种海棠的气孔导度与蒸腾速率的比较

气孔能够控制水分损失与生物量之间的平衡 [12]。蒸腾速率能够反映蒸腾作用散失的水量 [13] [14] [15]。由试验测定结果表明， “冬红”的气孔导度明显低于其他4个品种，而蒸腾速率明显高于其他品种。“绚丽”和“印第安魔力”的气孔导度明显高于其他三个品种，且蒸腾速率明显低于其他品种。“绚丽”和“印第安魔力”喜光，耐寒，耐旱，忌水湿，所以适种于干旱、缺水的北方城市，“冬红”耐寒、耐涝，所以适种于潮湿、降水量较大的南方城市。这与武启飞 [16] 等研究结果相似，即海棠品种“绚丽”与“印第安魔力”的气孔张开程度较好，蒸腾失水量较少，具有较强的耐旱性。而“冬红”品种因为气孔张开程度较弱，蒸腾失水量较大，具有较强的耐涝性。

4.5. 不同品种海棠的胞间CO2浓度与光和有效辐射的比较

胞间CO2浓度就是细胞间的CO2浓度，浓度增高会导致光合速率的降低 [17]。光合有效辐射则是植物生命活动、有机物质合成的能量来源 [18] [19]。由试验测定结果中表明，“印第安魔力”和“绚丽”胞间CO2浓度明显低于其他海棠品种，而“绚丽”和“印第安魔力”显著高于其他品种；“冬红”胞间CO2浓度极显著高于其他4个品种，而“冬红”的光和有效辐射显著低于其他4个品种。即能得出“印第安魔力”和“绚丽”的光合速率快于其他品种，“冬红”的光合速率较为缓慢。海棠品种“绚丽”用来合成有机物质的能量多于其他品种，“冬红”合成有机物质的能量低于其他品种 [20] [21]。

5. 结论

由此试验得知，5种北美海棠的生长指标和光合特性存在较大差异，通过五个海棠品种生长指标与光合特性的比较，“绚丽”与“印第安魔力”的各项指标均优于其他品种，“舞美”的各项指标较低，我们用隶属函数，综合分析所测定的各项北美海棠的指标，得出一个较为全面、严谨的结果，综合特性的顺序为：绚丽 > 印第安魔力 > 冬红 > 王族 > 舞美。

基金项目

天津市科委种业科技重大专项，北美海棠引种、选育、繁殖的研究(17ZXZYNC00070)。

文章引用

史滟滪,石梦雪,刘 峄,王婷梅,牟 坤. 五个品种北美海棠的生长量与光合特性的比较
Comparison of the Growth and Photosynthetic Characteristics of North American Begonia in Five Varieties[J]. 植物学研究, 2020, 09(04): 415-423. https://doi.org/10.12677/BR.2020.94053

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    22. NOTES

    *通讯作者。

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